二氧化氯透過氧化作用達到消毒抑菌的目的，是以分子型態存在的消毒劑，因為特殊的單一電子轉移機制，使得二氧化氯是一具有選擇性的氧化劑，當其攻擊外圍佈滿電子的有機物分子團時，搶走一電子而成為亞氯根離子。不同於氯氣，是將氯原子與反應物發生加成或取代反應。

 

細菌(Bacteria):

ClO2 與微生物細胞壁的有機物反應造成細胞運作中斷，直接與氨基酸和RNA反應阻礙蛋白質的生成，另外細胞膜的蛋白質與脂肪成份改變使流體無法穿透。

 

病毒(Virus):

ClO2 失活細菌後穿透其細胞壁，但失活病毒方式則以不同方式，主要是與消化蛋白質（Peptone）反應，其為一種水溶性的物質，源自蛋白質水解成氨基酸的反應過程；所以二氧化氯失活病毒的原理主要是防止其蛋白質的生成。

 

生物膜之控制(Biofilm Control):

一般而言，消毒殺菌劑通常是用來滅殺或抑制表面上的微生物，生物膜是一保護微生物的避風港，僅憑藉清潔方式難以去除，許多環境下會形成生物膜，譬如，水或流體中含有糖蛋白類(Glycoproteins)與機械設備接觸即會生成生物膜。類蛋白體可附著於設備表面且增加表面張力。細菌的細胞壁會接觸到這些逐漸增大的表面且附著上去，因多醣體膠膜、鞭毛蛋白（Flagellae）的形成使得增加黏附力，然後所產生的生物膜保護黏附上去的微生物，使得滅殺微生物的工作更為困難。

生物膜難以去除，而且產品接觸到極易受到污染，當消毒劑無法去除生物膜時，其內部的病原菌極可能成為污染源，被移除的生物膜中的蛋白質也會成為污染源，清洗過程中，如系統含有生物膜，必需完全去除。

因為ClO2分子極易溶解，甚至存在於碳氫化合物和乳膠中，然後穿透細菌的黏膜層。當ClO2氧化多醣體（生物膜黏著劑）後生成亞氯酸根離子，被撕裂剝離的生物膜碎片會開始滋生，但過程中所伴隨產生的酸性物質，會使得亞氯酸根離子轉換成ClO2，所以ClO2 可以將殘留的生物膜去除。

 

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